CN104497637A

CN104497637A - 改性碳酸钙及其制备方法

Info

Publication number: CN104497637A
Application number: CN201410773610.5A
Authority: CN
Inventors: 向晓燕
Original assignee: HUBEI YITING CHEMICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HUBEI YITING CHEMICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2015-04-08

Abstract

本发明提供一种改性碳酸钙，其包括：各原料组分按重量份比为,轻质碳酸钙粉83.2-87.1、高岭土3.4-4.6、云母粉0.3-1、碳纳米粉末3.2-4.3、活性氧化锌3.7-4.4，甲基丙烯酸酯的聚合物1.4、聚乙酸蜡1.7、烷基苯磺酸钠1.2。本发明选择多种功能的表面活性剂混合，大幅度降低粒子的表面能及界面张力，有效地防止微细化粒子的自聚，增加其在塑料、橡胶中的相容性和分散性，能促进高分子材料塑化，降低熔体粘度，改善加工流动性，提高制品冲击度、刚度、耐热性及尺寸稳定性。本发明还提供一种改性碳酸钙的制备方法。

Description

改性碳酸钙及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种碳酸钙，特别涉及一种改性碳酸钙及其制备方法。

背景技术

碳酸钙属于无机非金属矿物，其表面具有许多羟基，容易吸附水分，未经表面处理的碳酸钙颗粒表面亲水疏油，呈强极性，因而不能与塑料、橡胶等高分子有机物发生化学交联，在有机介质中难于均匀分散，界面难以形成良好的粘结。另外，超细碳酸钙粒径小，具有极大的比表面积和较高的比表面能，在制备和后处理过程中极易发生粒子凝并、团聚，形成二次粒子，使颗粒粒径变大，在应用过程中失去超细微料所具备的功能，从而影响实际应该效果，不能起到功能填料的作用。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种能降低碳酸钙颗粒间的表面能的改性碳酸钙及其制备方法。

一种改性碳酸钙，其包括：各原料组分按重量份比为,轻质碳酸钙粉83.2-87.1、高岭土3.4-4.6、云母粉0.3-1、碳纳米粉末3.2-4.3、活性氧化锌3.7-4.4，甲基丙烯酸酯的聚合物1.4、聚乙酸蜡1.7、烷基苯磺酸钠1.2。

一种改性碳酸钙的制备方法，其包括以下步骤：将重量份比为83.2-87.1的轻质碳酸钙烘干至水份含重量为0.2%以下，加入高速捏合机中；将重量份比为高岭土3.4-4.6、云母粉0.3-1、碳纳米粉末3.2-4.3、活性氧化锌3.7-4.4，甲基丙烯酸酯的聚合物1.4、聚乙酸蜡1.7、烷基苯磺酸钠1.2的比例添加至高速捏合机；升温至145-150℃，保持搅拌5-6分钟后，出料得成品。

与现有技术相比，本发明提供的改性碳酸钙通过选择多种功能的表面活性剂混合，大幅度降低粒子的表面能及界面张力，有效地防止微细化粒子的自聚，增加其在塑料、橡胶中的相容性和分散性，能促进高分子材料塑化，降低熔体粘度，改善加工流动性，提高制品冲击度、刚度、耐热性及尺寸稳定性。

具体实施方式

一种改性碳酸钙，其包括：各原料组分按重量份比为，轻质碳酸钙粉83.2-87.1、高岭土3.4-4.6、云母粉0.3-1、碳纳米粉末3.2-4.3、活性氧化锌3.7-4.4，甲基丙烯酸酯的聚合物1.4、聚乙酸蜡1.7、烷基苯磺酸钠1.2。

普通的碳酸钙粒子分布范围广，多以聚态的形式存在，而本发明所述的改性碳酸钙粒子虽然在电镜下颗粒数量较多，但可明显看出经表面改性处理后，表面能低，不发生团聚现象，达到均匀分散，多以原生粒子状态存在，其中部分是以纳米粒子状态存在，因而它在PVC塑料中达到较好分散，超到增韧补强的作用。另外，本发明所述的改性碳酸钙颗粒多以类似圆形或纺锤形存在，这样的粉体加入塑料中，流动性较强。但普通碳酸钙粉体，则表面棱角较多，容易造成流变性差，易断裂等问题。

将普通碳酸钙和本发明提供的改性碳酸钙，室温放置8H后在PLE331型转矩流变仪进行流变实验，本实施方式中改性碳酸钙各原料组分按重量份比为，轻质碳酸钙粉83.5、高岭土4.2、云母粉0.7、碳纳米粉末3.4、活性氧化锌3.9，甲基丙烯酸酯的聚合物1.4、聚乙酸蜡1.7、烷基苯磺酸钠1.2。配方:PVC 100份，复合稳定剂 5份，KM355P 6份，普通碳酸钙或改性碳酸钙各15份。

表1流变实验结果

名称	最大扭矩/N.m	平衡扭矩/N.m	塑化时间/S	熔融温度/℃
					普通碳酸钙	37.6	25.3	148	186
改性碳酸钙	32.6	23.5	108	176

从表1中可以看出，加入改性碳酸钙与普通碳酸钙相比，扭矩降低，塑化时间明显缩短，熔融温度下降，塑化速度变快，说明改性碳酸钙与PVC塑料体系相容性好，有利于加工，可提高挤出速度，使制品外观光滑细腻。这是由于改性碳酸钙表面化学键合的改性剂与PVC塑料具有更好的相容性，表面出强的内润滑的作用，从而削弱了PVC分子间的作用力，使得体系流变性能改变。同时也说明在同等条件下，改性碳酸钙可以增加填充量，也能达到良好的加工性能。

将普通碳酸钙和本发明提供的改性碳酸钙进行填充PVC力学性能测试。配方：PVC 100份，复合稳定剂 5份，DOP 5份，普通碳酸钙或改性碳酸钙20份。混合料在双辊炼塑机进行塑炼，软片在165℃下充分塑化6分钟，硬片在190℃充分塑化8分钟，制成0.5毫米厚的薄片，室温下放着24小时后切割成试样在万能材料试验机上测试。

表2硬质PVC塑料试片测试结果

名称	屈服强度/Mpa	断裂强度/ Mpa	断裂伸长率/%	杨氏模量/ Mpa
					普通碳酸钙	7.2	7.1	49.4	76.3
改性碳酸钙	7.5	8.2	122.1	78.6

表3硬质PVC塑料试片测试结果

名称	屈服强度/Mpa	断裂强度/ Mpa	断裂伸长率/%	杨氏模量/ Mpa
					普通碳酸钙	52.1	22.3	47.2	2672.3
改性碳酸钙	54.3	46.5	109.3	2780.4

从表2-3可以看出，在同样添加量的情况下，无论PVC硬、软质制品，使用改性碳酸钙，试片的力学性能都明显优于普通碳酸钙，特别是试片的断裂伸长率提高一倍多，而且物料易塑化，不粘辊，表面亮度高，加工性能优良。这是由于普通碳酸钙表面极性强，表面能高，在PVC树脂中易于团聚，不易分散，从而影响制品加工性，并破坏R制品的力学性能。而改性碳酸钙表面已有机化改性，表面能显著降低，不易团聚，基本上是以原生料子状态分散到PVC树脂中，并能过有机改性剂的分子桥架作用，在界面上产生强的粘合作用，而其中部分以纳米状态分散的刚性粒子渗透到PVC树脂三维网络结构中。依据非弹性体增改韧改性观点，刚性纳米级碳酸钙粒子表面缺陷少，非配对原子多，与PVC树脂结合牢固，在受到外力作用时，引起基体树脂银纹化吸收能量，发生脆—韧转变，从而避免局部应力集中产生裂纹化，使复合材料达到增韧补强的效果，具有较好的力学性能。

本发明提供的改性碳酸钙通过选择多种功能的表面活性剂混合，大幅度降低粒子的表面能及界面张力，有效地防止微细化粒子的自聚，增加其在塑料、橡胶中的相容性和分散性，能促进高分子材料塑化，降低熔体粘度，改善加工流动性，提高制品冲击度、刚度、耐热性及尺寸稳定性。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims

1.一种改性碳酸钙，其包括：各原料组分按重量份比为，轻质碳酸钙粉83.2-87.1、高岭土3.4-4.6、云母粉0.3-1、碳纳米粉末3.2-4.3、活性氧化锌3.7-4.4，甲基丙烯酸酯的聚合物1.4、聚乙酸蜡1.7、烷基苯磺酸钠1.2。

2.如权利要求2所述的改性碳酸钙，其特征在于，各原料组分按重量份比为，轻质碳酸钙粉83.5、高岭土4.2、云母粉0.7、碳纳米粉末3.4、活性氧化锌3.9，甲基丙烯酸酯的聚合物1.4、聚乙酸蜡1.7、烷基苯磺酸钠1.2。

3.一种改性碳酸钙的制备方法，其包括以下步骤:将重量份比为83.2-87.1的轻质碳酸钙烘干至水份含重量为0.2%以下，加入高速捏合机中；将重量份比为高岭土3.4-4.6、云母粉0.3-1、碳纳米粉末3.2-4.3、活性氧化锌3.7-4.4，甲基丙烯酸酯的聚合物1.4、聚乙酸蜡1.7、烷基苯磺酸钠1.2的比例添加至高速捏合机；升温至145-150℃，保持搅拌5-6分钟后，出料得成品。

4.如权利要求3所述的改性碳酸钙的制备方法，其特征在于，各原料组分按重量份比为，轻质碳酸钙粉83.5、高岭土4.2、云母粉0.7、碳纳米粉末3.4、活性氧化锌3.9，甲基丙烯酸酯的聚合物1.4、聚乙酸蜡1.7、烷基苯磺酸钠1.2。